СПОСОБ ОЧИСТКИ ЗМЕЕВИКА ПЕЧИ ОТ ОТЛОЖЕНИЙ КОКСА Российский патент 2011 года по МПК C10B43/04 C10G9/16 

Изобретение относится к способам очистки змеевика печи от отложений кокса и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности.

Известен способ механической очистки труб змеевиков печи от отложений кокса, включающий ввод в трубы печи пластичного скрепера, его транспортирование по трубам, реверсирование и вывод с установки после окончания очистки (Журнал «Химия и технология топлив и масел», №2, 2007, с.16-17). Ввод и транспортирование скрепера осуществляют с помощью носителя - потока воды высокого давления от автономных насосов с приводом от дизельных моторов. При прохождении скрепера по змеевику печи происходит разрушение отложений кокса с внутренней поверхности трубы и дальнейшее их удаление потоками воды.

Недостатком известного способа является трудоемкость и неэффективность, процесс трудно управляем, занимает длительное время, нередки деформация и снижение прочности труб, что приводит к увеличению капитальных и эксплуатационных затрат вследствие частой замены труб и остановок печи на ремонт.

Наиболее близким по существенным признакам является способ механической очистки змеевиков печи от отложений кокса скрепером, в котором в качестве потока-носителя используют нефтепродукт (пат. РФ №2358003, МПК C10G 9/16, оп. 10.06.2009 г., БИ №16). Способ включает ввод в трубу змеевика печи скрепера, собственно очистку труб путем разрушения отложений кокса скребками движущегося скрепера, вывод потока-носителя со скрепером и частицами кокса из печи и его подачу через четырехходовой кран (поз.72 фиг.12 прототипа) на очистку в сепаратор-ловушку, откуда скрепер вновь возвращается в процесс очистки змеевика печи, а поток нефтепродукта направляется в реактор на коксование.

Недостатком известного способа является то, что через четырехходовой кран в сепаратор-ловушку направляется весь поток нефтепродукта после печи, что предопределяет жесткие технологические параметры (высокие температура, расход и скорость потока) работы сепаратора-ловушки и создает повышенные требования к технике безопасности и материальному оформлению этого устройства, что приводит к увеличению капитальных и эксплуатационных затрат.

Технический результат изобретения заключается в снижении величин технологических параметров работы сепаратора-ловушки.

Указанный технический результат достигается способом очистки змеевика печи от отложений кокса, включающим ввод в трубу змеевика печи скрепера с помощью потока нефтепродукта, собственно очистку труб путем разрушения отложений кокса скребками движущегося скрепера, вывод потока нефтепродукта со скрепером и частицами коксоотложений, очистку и подачу скрепера вновь в процесс очистки змеевика печи, в котором согласно изобретению на выходе из печи поток нефтепродукта отделяют от скрепера и разделяют его на две неравные части, большую из которых, свободную от скрепера, направляют в реактор на коксование, а меньшую со скрепером - на его очистку от коксоотложений в сепаратор-ловушку, причем вышеупомянутые действия проводят одновременно и непрерывно.

Большая часть разделенного потока, свободная от скрепера, может составить не менее 80% всего потока.

Целесообразно непрерывное отделение потока нефтепродукта от скрепера с одновременным разделением потока на части проводить в устройстве, состоящем из отрезка перфорированной печной трубы с патрубками ввода и вывода нефтепродукта со скрепером, заключенного в замкнутую камеру с патрубками ввода водяного пара и вывода нефтепродукта.

Целесообразно меньшую часть потока нефтепродукта со скрепером перед подачей его в сепаратор-ловушку охладить до температуры 180-220°С или до температуры 380-420°С, после чего направить соответственно в сырьевую емкость или в реактор.

Разделение потока нефтепродукта-носителя скрепера на две неравные части - большую, свободную от скрепера, и меньшую со скрепером, позволяет направить в сепаратор-ловушку не более 20% всего потока и тем самым уменьшить его расход и скорость.

Охлаждение потока перед подачей в сепаратор-ловушку позволяет снизить температурные параметры и повысить безопасность работы при его эксплуатации.

На фиг.1 приведена установка, а на фиг.2 - устройство разделения потока для реализации предлагаемого способа.

Предлагаемая установка показана в комплексе с установкой замедленного коксования и включает в себя печь 1 с конвекционным змеевиком 2 и радиационным змеевиком 3, линию подачи сырья 4, на которой установлена задвижка 5, линию вывода термообработанного сырья 6 из змеевика 3 печи 1, устройство для разделения потока 7, линию-трансфер ввода термообработанного сырья 8 в реактор 9, задвижку 10 (клапан-регулятор перепада давления), линию ввода водяного пара 11 в задвижку 10, линию вывода паров коксования 12 из реактора 9 в ректификационную колонну 13 с линиями вывода газа и бензина 14, легкого газойля 15, тяжелого газойля 16 и кубового остатка 17. Для обеспечения процесса ректификации в колонне предусмотрены линии возврата охлажденных продуктов: бензина 18, легкого газойля 19, кубового остатка 20. К печи 1 подключено устройство для запуска скреперов 21 с задвижками 22, 23, 24, 25. Задвижка 25 связана перфорированной трубой с кольцевой камерой 26, куда входит линия подачи турбулизатора - водяного пара (конденсата) 27. Устройство для запуска скреперов 21 связано линией 28 через четырехходовой кран 29 с загрузочным устройством 30, оснащенным задвижками 31, 32, 33, 34, 35, и сепаратором-ловушкой 36, снабженным задвижками 37, 38, 39, 40, 41, 42 и 43. Четырехходовой кран 29 связан с выводным устройством 44, оснащенным задвижками 45, 46, 47, 48. На линии вывода малококсующегося нефтепродукта - газойля 49, на обвязке устройства для запуска скреперов 21 и на обвязке сепаратора-ловушки 36 установлены задвижки 50, 51, 52, 53, 54, 55. Установка снабжена насосом 56, дифманометрами 57, 58, установленными на байпасах устройства для запуска скреперов 21 и сепаратора-ловушки 36. Для снижения величины технологических параметров при приеме и отделении скрепера от нефтепродукта и коксоотложений в линию потока-носителя перед сепаратором-ловушкой 36 вводят «холодную струю» 61 - газойль с температурой 120-180°С. Подают газойль по линии 59, далее в холодильник 60, охлаждаемый водой, через задвижку 43 по линии «холодной струи» 61 в тройник-смеситель «холодной струи» 62, установленный на линии вывода термообработанного сырья 6 из змеевика 3 печи 1. Линия 63 связывает тройник-смеситель 62 с сепаратором-ловушкой 36.

Устройство для разделения потока 7 состоит из корпуса 64, в котором помещен отрезок перфорированной печной трубы 65 с патрубками ввода 66 и вывода 67 скрепера, образующими в корпусе кольцевую камеру 68, имеющую патрубок 69 для вывода нефтепродукта в линию-трансфер ввода термообработанного сырья 8, патрубок 70 для ввода водяного пара, поступающего, в свою очередь, в кольцевую камеру 68. Кольцевая камера 68 закрыта верхним 72 и нижним 73 днищами, через которые проходит перфорированная печная труба 65. Верхнее 72 и нижнее 73 днища закреплены к фланцам 74 корпуса устройства болтовым соединением 75.

Способ осуществляют следующим образом (на примере процесса замедленного коксования).

Сырье - смесь гудрона с рециркулятом, подают через теплообменники (не показаны) по линии подачи сырья 4 в конвекционный 2 и радиационный 3 змеевики печи 1. Для снижения скорости закоксования змеевиков в кольцевую камеру 26 подают водяной пар (конденсат) 27. Термообработанное сырье выходит из змеевика по линии вывода термообработанного сырья 6, входит в устройство для разделения потока 7 с перфорированной печной трубой 65, где разделяется на две части. Большая часть потока, свободная от скрепера, направляется через задвижку 10 по линии-трансферу ввода термообработанного сырья 8 в реактор 9, меньшая часть со скрепером по линии 63, в сепаратор-ловушку 36, и далее через задвижки 40, 52, 53 подают вниз или вверх реактора 9, а через задвижку 54 - в сырьевую емкость (не показана). На стадии очистки труб скрепер вместе с потоком нефтепродукта и остатками коксоотложений из змеевика 3 печи 1 поступает через патрубок ввода скрепера 66 в отрезок перфорированной трубы 65. Продукты крекинга вместе с коксоотложениями и турбулизатором выходят из перфорированной печной трубы 65 через сквозные отверстия 71 в кольцевую камеру 68, туда же по патрубку 70 вводят водяной пар. Все эти компоненты проходят по выходному патрубку 69 для вывода нефтепродукта в линию-трансфер ввода термообработанного сырья 8, через задвижку 10 и попадают в реактор 9. Скрепер вместе с потоком-носителем (нефтепродуктом) выходит из перфорированной печной трубы 65 по патрубку вывода скрепера 67 через задвижку 55, тройник-смеситель «холодной струи» 62 и по линии 63 поступает в сепаратор-ловушку 36. Продукты термодеструктивного процесса из реактора 9 по линии выводов паров коксования 12 направляют в ректификационную колонну 13 на разделение по компонентам. С верха колонны выводят смесь газа, бензина и водяного пара по линии 14, со средней части - легкий газойль по линии 15, с низа - кубовый остаток по линии 17. Для обеспечения процесса ректификации в колонну возвращают охлажденные продукты: бензин, легкий газойль, кубовый остаток по линиям 18, 19, 20 соответственно. Для снижения скорости закоксования устройства для разделения потока 7 и задвижки 10 в них подают водяной пар 11. При возникновении перепада давления на змеевике (0,1-0,2 МПа) проводят превентивную очистку труб без снятия змеевика печи 1 с потока сырья («на ходу»). Вначале производят зарядку устройства для запуска скреперов 21 скрепером или с помощью загрузочного устройства 30 либо сепаратора-ловушки 36, которую готовят соответствующим образом. Проводят запуск скрепера в змеевик 3 печи 1. Для этого открывают задвижки 25, 23 и, прикрывая задвижку 5, создают на ней перепад давления 0,1-0,5 МПа, ориентируясь по показаниям дифманометра 57, при этом сырьевой поток начинает поступать через задвижку 23 в устройство для запуска скреперов 21, откуда скрепер выносится потоком через задвижку 25, кольцевую камеру 26, змеевик 3 печи 1, проходя который скрепер проводит соответствующую работу по очистке поверхности труб от коксоотложений. Продукты крекинга, турбулизатор, пыль от коксоотложений и скрепер проходят через линию вывода термообработанного сырья 6 из змеевика 3 печи 1, устройство для разделения потока 7, задвижку 55, тройник-смеситель 62 в сепаратор-ловушку 36. Первые три участника движения через задвижки 40 и одну из задвижек 52, 53, 54 попадают в реактор 9 или в сырьевую емкость (не показана), а последний - скрепер, задерживается в сепараторе-ловушке 36. Расход, скорость и температура потока 63 на входе в сепараторе-ловушке 36 регулируют перепадом давления на задвижке 10 по показаниям дифманометра 58 и подачей (расход, температура) «холодной струи» 61. После этого снимают с сырьевого потока сепаратор-ловушку 36 и устройство для запуска скреперов 21. Далее закрывают задвижки 23, 55, открывают полностью задвижки (клапаны-регуляторы перепада давления) 5, 10. Промывают газойлем устройство для запуска 21 и сепаратор-ловушку 36, скрепер и систему от сырья, продуктов крекинга и остатков коксоотложений. Для этого открывают 22, 24, 50, 37, 38, 41. Насос 56 забирает свежий газойль из линий легкого 15 и тяжелого 16 газойля, прокачивает его по всей транспортной системе, устройству подачи скреперов 21 и сепаратору-ловушке 36 и через задвижку 50 подает в кубовую часть ректификационной колонны 13. После этой операции производят загрузку устройства 21 скрепером из сепаратора-ловушки 36. Для этого открывают задвижки 51, 42, закрывают задвижки 38, 37, открывают задвижку 39. При этом скрепер потоком газойля транспортируется из сепаратора-ловушки 36 через задвижку 39, четырехходовой кран 29, задвижку 22 в устройство для запуска скреперов 21; далее носитель-газойль через задвижки 24, 51 поступает в прием насоса 56, после чего его останавливают. Устройство 21 готовят к запуску скрепера, а сепаратор-ловушку 36 - к его приему. В первом случае повторяют операции по соответствующим переключениям арматуры, приведенные выше. При очистке труб змеевика печи с использованием малококсующегося продукта - газойля (вместо сырья применяют газойль) методика очистки не отличается от приведенной выше, так же как и технология очистки и аппаратурное оформление параллельного змеевика печи.

В термодеструктивных процессах в качестве сырья используют гудрон и газойль, последний применяют также в качестве разбавителя и рециркулята и для промывки сырьевых линий.

Пример 1.

В предлагаемом способе поток из печи 6 имеет следующие показатели: расход нефтепродукта (смесь гудрона с газойлем) 50 т/час (100%), температура 500°С, скорость 50 м/сек, давление 0,8 МПа. Поток поступает в устройство для разделения потока 7, где делится на две части: большая часть, свободная от скрепера, с температурой 500°С, расходом нефтепродукта 45 т/час (90%) и скоростью 45 м/сек поступает через регулирующий клапан 10, трансфер 8 в реактор 9; меньшая часть со скрепером - с расходом нефтепродукта 5 т/час (10%), температурой 500°С и скоростью 10 м/сек проходит тройник-смеситель 62, где разбавляется «холодной струей» с расходом 20 т/час, температурой 130°С и поступает по линии 63 в сепаратор-ловушку 36 с расходом 25 т/час, температурой 200°С, где происходит отделение скрепера от нефтепродукта. Последний с расходом 25 т/час и температурой 190°С направляют в сырьевую емкость.

Пример 2.

В предлагаемом способе поток из печи и после разделения на две части имеет показатели, аналогичные приведенным в примере 1, однако в тройнике-смесителе разбавляется холодной струей с расходом 2,3 т/час, температурой 130°С и поступает по линии 63 в сепаратор-ловушку 36 с расходом 7,3 т/час, температурой 420°С, где происходит отделение скрепера от нефтепродукта. Последний с расходом 7,3 т/час, температурой 400°С, давлением 0,7 МПа направляют вниз или вверх реактора.

Пример 3.

В известном способе поток из печи 6 имеет следующие показатели: расход нефтепродукта 50 т/час (100%), температуру 500°С, скорость 50 м/сек, давление 0,8 МПа; поток поступает через четырехходовой кран 7 во время проведения операции по очистке змеевика печи в сепаратор-ловушку 36 с расходом 50 т/час, температурой 500°С, скоростью 50 м/сек, давлением 0,8 МПа, а оттуда - в реактор на коксование. В это же время по байпасу-трансферу подачи нефтепродукта из печи в реактор нет, т.е. расход нулевой.

Пример 4.

В известном способе поток из печи 6, имея показатели, аналогичные примеру 3, поступает через четырехходовой кран 7 только после проведения операции по очистке змеевика печи по байпасу-трансферу в реактор коксования, примерно с теми же технологическими параметрами: расходом нефтепродукта 50 т/час (100%), температурой 485°С, скоростью 50 м/сек, давлением 0,7 МПа. В это же время подачи нефтепродукта из печи в сепаратор-ловушку 36 не производят, т.е. расход нулевой. Следует заметить, что в это время в сепараторе-ловушке 36 производят промывку скрепера газойлем, а затем загрузку пускового устройства скрепером.

Осуществление очистки труб змеевика печи предлагаемым способом позволяет упростить систему очистки и облегчить условия эксплуатации установки, снизить величину технологических параметров в сепараторе-ловушке 36: температуры в 1,2-2,5 раза, расхода в 10 раз, скорости в 5 раз, что значительно сокращает капитальные и эксплуатационные затраты, а также существенно облегчает условия безопасной работы на установке. Кроме того, операция по очистке змеевика печи не прерывает поток термообработанного сырья из змеевика печи в реактор, не снижает заданную величину технологических параметров процесса коксования и, следовательно, сохраняет качество продуктов коксования, в частности содержание летучих веществ в коксе.

Изобретение может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности. Трубы змеевика печи 1 очищают путем разрушения отложений кокса скребками движущегося скрепера, вводимого с помощью потока нефтепродукта. На выходе из печи поток нефтепродукта одновременно и непрерывно отделяют от скрепера и разделяют на две неравные части, большую из которых, свободную от скрепера, направляют в реактор 9 на коксование, а меньшую со скрепером - на его очистку от коксоотложений в сепаратор-ловушку 36. Изобретение позволяет сократить капитальные и эксплуатационные затраты. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ очистки змеевика печи от отложений кокса, включающий ввод в трубу змеевика печи скрепера с помощью потока нефтепродукта, собственно очистку труб путем разрушения отложений кокса скребками движущегося скрепера, вывод потока нефтепродукта со скрепером и частицами коксоотложений, очистку и подачу скрепера вновь в процесс очистки змеевика печи, отличающийся тем, что на выходе из печи поток нефтепродукта отделяют от скрепера и разделяют его на две неравные части, большую из которых, свободную от скрепера, направляют в реактор на коксование, а меньшую со скрепером - на его очистку от коксоотложений в сепаратор-ловушку, причем вышеупомянутые действия проводят одновременно и непрерывно.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что большая часть разделенного потока составляет не менее 80% всего потока.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что непрерывное отделение потока нефтепродукта от скрепера с одновременным разделением потока на части проводят в устройстве, состоящем из отрезка перфорированной печной трубы с патрубками ввода и вывода нефтепродукта со скрепером, заключенного в замкнутую камеру с патрубками ввода водяного пара и вывода нефтепродукта.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что меньшую часть потока нефтепродукта со скрепером перед подачей его в сепаратор-ловушку охлаждают до температуры 180-220°С или до температуры 380-420°С, после чего направляют соответственно в сырьевую емкость или в реактор.